由韩国材料科学研究院（KIMS）复合材料与融合材料研究部金泰勋博士领导的研究团队，与韩国科学技术研究院（KIST）金善俊博士和金在宇博士领导的研究团队合作，开发出一种超薄复合薄膜，该薄膜集电磁干扰屏蔽、红外隐身和高机械强度于一体。
研究人员通过将碳纳米管纤维和MXene材料以类似“砖瓦”的结构结合在一起，实现了这些多功能特性。这项技术有望用于保护军事系统和航空航天电子设备，同时降低5G/6G通信设备和可穿戴电子设备中的电磁干扰。该研究成果发表于《先进复合材料与混合材料》期刊。
随着现代国防系统和先进电子设备的不断发展，对能够同时抵御红外探测和电磁威胁的轻质柔性屏蔽材料的需求日益增长。传统的金属屏蔽材料重量大、易腐蚀且柔韧性有限。
碳纳米管纤维因其轻质、机械强度高且电磁屏蔽效果显著，成为一种极具吸引力的替代材料。然而，其纤维状结构使其难以组装成大面积薄膜，且红外发射率相对较高。MXene的红外发射率较低，因此在隐身应用方面具有广阔前景，但其机械强度和长期稳定性相对较差，限制了其实际应用。这就需要一种能够同时提供电磁屏蔽、红外隐身和优异机械性能的材料。
为了克服这些材料的局限性，研究团队将碳纳米管纤维与MXene相结合，开发了一种超薄混合复合薄膜。为了有效整合两种材料的优势，研究人员从建筑中常见的“砖瓦结构”中汲取灵感。
首先，研究人员用胺基对碳纳米管纤维的表面进行功能化，以促进其与MXene的结合。然后，将纤维连续浸入MXene溶液中，并并排缠绕形成薄膜。在由此形成的混合结构中，排列整齐的碳纳米管纤维如同结构“砖块”，而MXene则填充在纤维间的空隙中，起到导电“砂浆”的作用。
这种结构抑制了单个碳纳米管纤维之间的滑动，从而提高了薄膜的机械强度。同时，它在整个材料中形成了连续的导电通路，显著提升了其电磁屏蔽性能。薄膜表面的MXene涂层还能降低红外辐射，从而降低材料对红外探测系统（例如热成像仪）的可见性。
尽管厚度仅为17.5微米——大约是人类头发丝厚度的五分之一——但所开发的薄膜实现了约90分贝的电磁干扰屏蔽效能，能够阻挡通信和雷达频段中超过99.9999999%的入射电磁波。
该薄膜还展现出1.02吉帕斯卡（GPa）的拉伸强度，其机械性能可与高强度钢相媲美。同时，与传统MXene薄膜相比，它能有效抑制红外辐射，并在高温、高湿和反复机械变形条件下保持性能稳定。
由于这种新型薄膜轻薄，同时具备电磁干扰屏蔽和红外隐身性能，因此可用于提升战斗机、无人机等防御系统的生存能力，并保护航空航天电子设备。其柔性薄膜特性也使其适用于5G和6G通信设备、可穿戴电子产品以及下一代可折叠或可弯曲电子产品的电磁干扰屏蔽材料。（逸文）
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